DAT105 · Chalmers tekniska högskola

Datorarkitektur

Ny kurs

Kom igång gratis

Inga tentor än

Ladda upp dina tidigare tentor och få hjälp med att strukturera ditt studiematerial

Få dina tentauppgifter kategoriseradeBli guidad genom ditt studiematerialFå hjälp direkt med teori och tipsHåll koll på dina framsteg

Kurs info

Kursplan

7.5

Språk

Engelska

Institution

Data- och informationsteknik

Lärandemål

Efter fullgjord kurs ska studenten kunna

redogöra för begrepp och strukturer i moderna datorarkitekturer för att kunna följa forskningsframsteg inom detta område,
redogöra för principerna bakom en modern mikroprocessor; speciellt avancerade tekniker baserade på pipelining som typiskt utför flera instruktioner samtidigt samt grundläggande principer kring flerkärniga processorer (multicores) som kan utföra flera beräkningsuppgifter samtidigt,
redogöra för principerna bakom moderna minneshierarkier som typiskt utnyttjar lokalitet för att finna begärda instruktioner och operander snabbt, och
redogöra för och kunna tillämpa kvantitativ analys av hur konstruktionsbeslut påverkar beräkningshastighet genom utnyttjande av moderna verktyg som används i datorindustrin.
redogöra för metodval, vid rapportering av prestandaegenskaper för datorer och värdera prestandaegenskaper utifrån samhälleliga och etiska aspekter
tolka omvärldens krav på datorers utformning, för att möta samhälleliga behov, såsom lägre energianvändning.

Kursinnehåll

Kursen omfattar arkitekturella tekniker nödvändiga för att uppnå hög prestanda för exekverande program. Detta omfattar även simuleringsbaserade analysmetoder för kvantitativ analys av konsekvenserna av ett konstruktionsbeslut på prestanda och strömförbrukning. Kursinnehållet är indelat i följande delar: 1 . Den första delen omfattar trender som påverkar utvecklingen av datorteknik inklusive Moores lag, mått på beräkningshastighet (responstid och kapacitet), strömförbrukning, benchmarking, Amdahls lag samt referenslokalitet. Den täcker också hur simuleringsbaserade tekniker kan användas för att kvantitativt utvärdera effekten av konstruktionsbeslut på beräkningshastigheten. 2 . Den andra delen omfattar olika tekniker för utnyttjande av parallellism på instruktionsnivå (ILP) genom att definiera nyckelbegrepp ILP och vad som begränsar det. De tekniker som omfattas delas in i två huvudkategorier: dynamiska och statiska tekniker. De viktigaste dynamiska tekniker som omfattas är Tomasulos algoritm, branch prediction och spekulation. De viktigaste statiska tekniker är loop unrolling, software pipelining, trace scheduling samt predicated execution. 3 . Den tredje delen handlar om minneshierarkier. Denna del omfattar tekniker för att angripa olika prestandaflaskhalsar i minneshierarkin såsom tekniker för att minska antalet cache missar, samt minska tiden att hantera en cache träff/miss. Exempel på tekniker som behandlas är inklusiva/exkusiva hierarkier, lockup-free cachar och prefetching. Virtuellt minne behandlas också. 4 . Den fjärde delen behandlar flerkärniga/flertrådade processorarkitekturer (multicores). På systemnivå behandlas programmeringsmodeller och hur processorkärnor på ett chip kan kommunicera med varandra via ett gemensamt adressrum. På mikroarkitekturnivå behandlas olika metoder för hur flera trådar kan dela arkitekturella resurser: fine-grain/coarse-grain och simultaneous multithreading. På minneshierarkinivå introduceras cache coherence.

Förutsättningar